Acide du phosphore
# Acide du phosphore

Les acides du phosphore sont des composés de formule brute $H_xP_yO_zM_q$ où M représente un hétéroatome pouvant être métallique, soufré ou halogéné. Quatre familles de composés caractérisent les acides du phosphore :

* la plus répandue et diversifiée est la famille des oxoacides du phosphore qui contiennent les fonctions hydroxyle (O-H), oxydes de phosphore (P=O) et phosphures d'hydrogène (P-H). Leur formule est du type $H_xP_yO_z.$ Un membre caractéristique de cette famille est l'acide phosphorique de formule $H_3PO_4.$ Cette catégorie d'acides présente une chimie diversifiée et de nombreux domaines d'application (biologie, industrie, agriculture, etc.) ;
* celle des peroxoacides du phosphore (peroxophosphates protonnés) qui contiennent la fonction peroxyde. Ainsi ces composés exotiques se caractérisent par une forte réactivité ;
* celle des fluoroacides de phosphore de formule $H_xP_yO_zF_q$ (fluorophosphates protonnés). Ces composés ont la particularité d'être isostères d'acides communénent connus et utilisés ;
* celle des thioacides du phosphore de formule $H_xP_yS_z.$ Toutefois l'existence de cette famille est transitoire, liée à une faible stabilité des acides en milieu aqueux.

## Oxoacides

### Propriétés et caractéristiques

Les oxoacides résultent de l'action de l'eau (hydrolyse) sur des oxydes de phosphore ou (anhydrides de phosphore) selon la réaction globale suivante :

    $P_xO_y$ + $nH_2O$ → $mH_aP_bO_c$

Un aspect intéressant est que les oxoacides du phosphore conservent certaines propriétés de leur anhydride correspondant, notamment le nombre d'oxydation du phosphore, la stabilité ou l'état physique dans les conditions standards thermodynamiques. Par exemple l'acide orthophosphorique (appelé acide phosphorique par abus de langage) est extrêmement stable et sa réduction en phosphore n'est possible que dans des conditions très agressives (avoisinant 1 000 °C) avec des réducteurs très énergétiques (comme le carbone) ; il en est de même pour son anhydride correspondant qui est l'hémipentoxyde de tétraphosphore $P_4O_{10}$ :

    $P_4O_{10}$ + 10C → 4P + $10CO_{(g)}$
    $2H_3PO_4$ + 5C → $3H_2O$ + 2P + $5CO_{(g)}$

### Tableau récapitulatif

Oxoacides du phosphore $H_xP_yO_z$ :

| Catégorie de l'acide | Nombre d'oxydation du phosphore | Nom de l'acide | Formule brute | Anhydride correspondant |
| - | - | - | - | - |
| Hypophosphoreux | + I | Acide hypophosphoreux | $H_3PO_2$ | Oxyde de diphosphore $P_2O$ (hypothétique) |
| Phosphoreux | + III | Acide métaphosphoreux | $HPO_2$ | Hexoxyde de tétraphosphore $P_4O_6$ |
| Phosphoreux | + III | Acide pyrophosphoreux | $H_4P_2O_5$ | Hexoxyde de tétraphosphore $P_4O_6$ |
| Phosphoreux | + III | Acide orthophosphoreux | $H_3PO_3$ | Hexoxyde de tétraphosphore $P_4O_6$ |
| Hypophosphorique | + IV | Acide hypophosphorique | $H_4P_2O_6$ | Tétraoxyde de diphosphore $P_2O_4$ |
| Phosphorique | + V | Acide métaphosphorique | $HPO_3$ | Hémipentoxyde de tétraphosphore $P_4O_{10}$ |
| Phosphorique | + V | Acide pyrophosphorique | $H_4P_2O_7$ | Hémipentoxyde de tétraphosphore $P_4O_{10}$ |
| Phosphorique | + V | Acide orthophosphorique | $H_3PO_4$ | Hémipentoxyde de tétraphosphore $P_4O_{10}$ |

## Les fluoroacides du phosphore $H_xP_yO_zF_n$

### Définition

Un fluoroacide de phosphore est un oxoacide de phosphore où un ou plusieurs groupements hydroxyles sont substitués par un ou plusieurs atomes de fluor.

Théoriquement une ribambelle de fluoroacides du phosphore existent, mais expérimentalement seuls les fluoroacides phosphoriques (dérivés issus de l'acide ortho-phosphorique $H_3PO_4)$ ont été caractérisés et isolés.

### Préparation

La synthèse d'acides fluorophosphoriques comporte trois étapes :

1) La première étape consiste à totalement oxyder du phosphore blanc pour générer l'anhydride correspondant à l'acide ortho-phosphorique $P_4O_{10}$ :

$P_4$ + $5O_2$ → $P_4O_{10}$

2) La seconde étape consiste à mettre en contact $P_4O_{10}$ avec de l'acide fluorhydrique HF pour produire le trioxyfluorure de phosphore et l'acide ortho-phosphorique $H_3PO_4)$ :

3) Pour finir, après avoir isolé le trioxyfluorure, celui-ci est hydrolysé et génère un mélange d'acide monofluorophosphorique $H_2PO_3F$ et difluorophosphorique $HPO_2F_2$ dans de l'acide fluorhydrique HF :

    (a) $POF_3$ + $2H_2O$ → $H_2PO_3F$ + 2HF
    (b) $POF_3$ + $H_2O$ → $HPO_2F_2$ + HF

### Propriétés

Les acides fluorophosphorique ont la particularité d'être isostères (molécules caractérisées par le même nombre d'atomes et d'électrons de valence) d'acides communément utilisés et connus.

Typiquement l'acide monofluorophosphorique $H_2PO_3F$ est isostère de l'acide sulfurique $H_2SO_4$ puisque ces deux composés comportent respectivement 7 atomes et 22 électrons de valence.

De manière équivalente, l'acide difluorophosphorique $HPO_2F_2$ est isostère de l'acide perchlorique $(HO)ClO_3$ puisque ces deux composés comportent respectivement 6 atomes et 22 électrons de valence.

### Utilisation

Les acides fluorophosphorique trouvent quelque applications quand ils sont sous forme de sels de fluorophosphates.

Par exemple, le monofluorophosphate de disodium $Na_2PO_3F$ est un composé alcalin contenu dans les dentifrices; le rôle de ce dernier est d'assurer une protection contre les bactéries qui causent les caries.

